CN102428302B - 具有浮动浮球阀和致动杆的家用水龙头或给水栓 - Google Patents

Abstract

示出一种水龙头，该水龙头采用了借助于水压被推动到密封位置中的球形密封构件。该密封构件可居中地移位到水流中以允许水流围绕该密封构件并流过该龙头。

Description

具有浮动浮球阀和致动杆的家用水龙头或给水栓

技术领域

本发明涉及一种家用水龙头，其被特定设计为用作花园水龙头，或者安装在建筑物外墙上的龙头。可以理解的是，用于本说明书中的术语"龙头(tap)"采用了英式含义，相当于美式术语"给水栓(faucet)″。

背景技术

许多家用花园水龙头采用压缩型阀门，由此龙头手柄的旋转将盘状垫片或跨接阀压在阀座上，因此防止水通过阀座流动。这种阀机械简单、便宜且可靠。

随着阀门老化，垫片和阀座都会损坏。这会导致龙头即使是关闭的龙头也会漏水。为了防止这种情况，在损坏较小时，该阀门通常可以通过手柄的附加紧固而关闭。

这种紧固对没有足够力气的人，例如老人和柔弱的人来说是困难的。为了克服这个问题，存在一些可以用来帮助老年人或柔弱的人打开和关闭阀塞的机械装置。然而，使用这些装置往往是笨重且不方便的。

另外，这种损坏需要相对频繁地替换已磨损的垫片。当垫片不进行替换时，由于龙头漏水引起的水的浪费是显著的。

希望提供一种老年人或柔弱的人能够轻易操作的花园水龙头，而不需要附加的机械辅助装置。这种水龙头应该容易地关闭，没有泄漏倾向。其还应当布置成使得可以容易地调整开度，以便改变经过龙头的水的流速。

本发明设法满足这些要求。

发明内容

根据本发明，提供一种用来调节在压力下输送的水流的水龙头，该龙头包括阀座、密封构件和致动杆，由此该龙头可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，水压推动密封构件与阀座接合，从而防止水流过龙头，而在打开位置，致动杆推动密封构件远离阀座，从而允许水流过龙头，其特征在于，该密封构件具有比水小的密度，以及该致动杆布置为穿过该密封构件的重心并且将该密封构件推动到大体处于形成的水流的中心的位置中。有利地，由于应用伯努利原理，该装置允许该密封构件保持在水流的中心位置。因此，该密封构件与该阀座的位移度可以容易地控制，从而实现对水流速率的容易调整。

优选的是该密封构件是球形的。这意味着该密封构件的定向可以改变而不影响其容易密封的能力。

在优选实施例中，该致动杆连接到安装于该龙头外端处的螺纹部位上的手柄上，由此该手柄的旋转引起该致动杆的轴向移动。这允许容易地调整该杆抵靠该密封构件的动作。

该密封构件可以位于该龙头的接收室内，该接收室具有与该阀座轴向相对的进水口，该进水口的尺寸为在水压损失的情况下防止该密封构件的通过。

以申请人名义进行的检索已经披露上述使用流体压力来将密封球保持在适当位置的阀门设计。这些阀门设计包括US4,273,310、US4,667,349、US4,562,865和US5,037,062。所有这些装置都用来使球形构件横向于阀座地移位，而不是像本发明中的那样移入流体流内。因而，它们都是“开/关”阀，而不具有通过伯努利原理控制流过该阀的流体流的备用(ready)能力。

US6,006,784确实公开了一种移位到流体流中的球形密封构件。不过该专利中描述的装置同样是“开/关”阀，而没有应用伯努利原理以允许对流体流的调整。

总之，本发明提供了一种用于调节在压力下输送的水流的水龙头，所述水龙头包括阀座、接收室和致动杆，所述接收室位于所述水龙头的进口和出口之间，所述接收室容纳密封构件，由此所述水龙头能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，水压推动所述密封构件与所述阀座接合，由此防止水流通过所述水龙头，而在所述打开位置，所述致动杆推动所述密封构件远离所述阀座，由此允许水流通过所述水龙头，

其特征在于，

所述密封构件具有比水小的密度，并且所述致动杆布置成穿过所述密封构件的重心起作用并且将所述密封构件推动到大体处于形成的水流的中心的位置中，所述接收室和所述密封构件被布置成使得在所述水龙头打开时通过所述接收室的水流保持所述密封构件大体居中，其中，进水口与所述阀座轴向相对，并且接收室包括：

向所述进水口渐缩的第一截头圆锥部分，所述进水口的尺寸形成为以便在水压损失的情况下防止所述密封构件的通过，以及

向出水口渐缩的第二截头圆锥部分，所述第二截头圆锥部分为所述阀座。

优选的是，所述密封构件是球形的。

优选的是，所述阀座是截头圆锥形的。

优选的是，所述致动杆连接至手柄，所述手柄以螺纹布置安装在所述水龙头的外端处，使得所述手柄的旋转引起所述致动杆的轴向移动。

优选的是，所述接收室具有邻近所述进水口的截头圆锥部分。

附图说明

将参考本发明中水龙头的优选实施例方便地进一步描述本发明。其它实施例也是可能的，因此接下来的论述细节不应被理解为取代本发明在先描述的共性。在附图中：

图1是根据本发明的水龙头的横截面示意图，图示为关闭位置；和

图2是图1的龙头的横截面示意图，图示为打开位置。

具体实施方式

根据本发明，示出了水龙头10。水龙头10包括布置为与供水总管(未示出)流体连接的进水口12和出水口14。出水口14被图示为“搭扣配合(snap-fit)”软管连接，但是应当理解可以采用诸如通用外螺纹出口的其它装置。

在所示实施例中，进水口12和出水口相互垂直地定向。因此流经龙头12的水沿与进水口12对准的第一水流动方向进入并沿与出水口14对准的第二水流动方向离开。

有用的是描述龙头10相对于中心龙头轴线16的布置。该轴线被定义为与第一水流动方向平行。

龙头10包括接收室18和弯曲部分20，该布置使得水顺序流过进水口12、接收室18、弯曲部分20和出水口14。进水口12、接收室18和弯曲部分20中的每一个都沿中心龙头轴线16定位。

接收室18由第一截头圆锥部分22、中心柱形区域24和第二截头圆锥部分26形成，它们中的每一个都具有顺着中心龙头轴线16的轴线。该布置使得该中心柱形区域24的半径等于第一截头圆锥部分22和第二截头圆锥部分26的基圆半径。第一截头圆锥部分22从中心柱形区域24向第一圆孔28渐缩。第二截头圆锥形部分26从中心柱形区域24向第二圆孔30渐缩。

具有球形球32形式的密封构件位于接收室18内。该球形球32具有大于第一圆孔28和第二圆孔30的半径但小于中心柱形区域24的半径的半径。因此球32包容在接收室18内。

龙头10包括具有手柄34形式的致动装置。手柄34沿着中心龙头轴线16定位在远离进水口12的端部。这与传统的压缩型花园龙头相反，其中手柄位于外出水口14的上方。

手柄34通过螺纹连接件(未直接示出)连接到水龙头10的本体中，使得手柄34的旋转转换为沿中心龙头轴线16的轴向移动。

致动杆36沿中心龙头轴线16从手柄34的基部穿过弯曲部分20伸出。

当龙头处于关闭位置时，如图1所示，水在干线水压的作用下通过进口12供给。这些水将接收室18加压到干线压力。该压力作用抵靠球32，从而将其推动抵靠第二截头圆锥部分26。这将使接收室18与弯曲部分20密封，并且防止水通过龙头10流至出水口14。因此第二截头圆锥部分26用作球密封抵靠的阀座。

当要将龙头10打开时，转动手柄34，从而使致动杆36朝向球32移动。致动杆36沿着中心龙头轴线16接触球32(因此在径向方向上经过球的重心)。手柄34的进一步转动迫使球32朝向第一圆孔28移动，并且解除球在第二截头圆锥部分26上的接触。

然后水将在球32周围流动并且穿过第二圆孔30、弯曲部分20和出水口14。根据伯努利原理，水的这种流动将在球32侧面周围产生相应的压降。当水压用来自动纠正球32的任意横向移动时，这将使该球沿中心龙头轴线16保持居中。这个位置图示于图2中。

通过龙头的流速通过在球32和第二截头圆锥部分26之间形成的最小横截面面积来确定。这与致动杆36行进的距离成比例，其中面积＝2πr·sin²α·d，其中r是球32的半径，α是第二截头圆锥部分26与中心轴线16的夹角，并且d是致动杆36行进的距离。

为了关闭龙头，仅仅需要沿另一个方向转动手柄直至该杆不再作用抵靠球。水压将使球返回到图1的位置。当通过去除施加至球的作用力来关闭龙头而不是提供这样的力时，关闭龙头所需的力的程度相对较小。

优选的是球32是由密度比水小的材料形成的。这将确保水压最大程度地作用在球32上，包括在关闭位置的密封中和在打开位置的保持横向定向中。

可以理解的是，示出的实施例的布置与常规压缩型龙头的不同在于，阀座位于第一水流动路径中而不是在第二水流动路径中。为此，最简单的布置是使手柄34沿着主龙头轴线16定位。可以理解的是，本发明可采用不同几何形状，例如位于出水口14上方的手柄乃至位于第二水流动路径内的阀座。这种变化被认为是在本发明的范围内的。

对本领域普通技术人员来说显而易见的其它修改和变化同样视为在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种用于调节在压力下输送的水流的水龙头（10），所述水龙头包括阀座（26）、接收室（18）和致动杆（36），所述接收室（18）位于所述水龙头的进口和出口之间，所述接收室容纳密封构件（32），由此所述水龙头（10）能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，水压推动所述密封构件（32）与所述阀座（26）接合，由此防止水流通过所述水龙头，而在所述打开位置，所述致动杆（36）推动所述密封构件（32）远离所述阀座（26），由此允许水流通过所述水龙头，

其特征在于，

所述密封构件具有比水小的密度，并且所述致动杆（36）布置成穿过所述密封构件（32）的重心起作用并且将所述密封构件（32）推动到大体处于形成的水流的中心的位置中，所述接收室和所述密封构件被布置成使得在所述水龙头打开时通过所述接收室的水流保持所述密封构件大体居中，其中，进水口与所述阀座轴向相对，并且接收室包括：

向所述进水口渐缩的第一截头圆锥部分，所述进水口的尺寸形成为以便在水压损失的情况下防止所述密封构件的通过，以及

向出水口渐缩的第二截头圆锥部分，所述第二截头圆锥部分为所述阀座。

2.根据权利要求1所述的水龙头，其特征在于，所述密封构件（32）是球形的。

3.根据权利要求1所述的水龙头，其特征在于，所述阀座（26）是截头圆锥形的。

4.根据权利要求1所述的水龙头，其特征在于，所述致动杆（36）连接至手柄（34），所述手柄（34）以螺纹布置安装在所述水龙头（10）的外端处，使得所述手柄（34）的旋转引起所述致动杆（36）的轴向移动。

5.根据权利要求1所述的水龙头，其特征在于，所述接收室具有邻近所述进水口（28）的截头圆锥部分（22）。